Схемы металлоискателей MD4U
http://md4u.ru/

Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
http://md4u.ru/viewtopic.php?f=24&t=9306		 Страница 5 из 5
Автор:  Sergey_P [ Вс: 20 дек 2020 10:29 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
Korvo писал(а):
Комплексное понижающее преобразование, и коррелятор - одно и то же?
Не совсем... Коррелятор работает с _любыми_ опорными сигналами, а БПФ,... и прочие в своей основе предполагают (и используют) строго заданные частотные компоненты в качестве опорного сигнала, поэтому они могут себе позволить некую математическую оптимизацию вычислений.
Прореживание... Ну, да... В результате перемножения спектр расширяется как сумма спектральных составляющих сигналов (входного и опорного), поэтому их можно отфильтровать и проредить...
Для МД это не существенно, т.к. на выходе перемножителя всегда ставится ФНЧ-накопитель/интегратор, определяющий полосу пропускания МД (длину обрабатываемого массива данных) и мы получаем всего один отсчет оцифрованных данных.
Автор:  Korvo [ Вс: 20 дек 2020 10:46 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
Sergey_P
Спасибо!

Гмм, а если отвлечься от алгоритмов, и взглянуть на вопрос с практической стороны - на ваш взгляд, какую скорость получения выходных данных ( подсчитанных фаз/амплитуд ) было бы неплохо иметь в МД, чтобы не пропустить чешуйку, или увидеть монету на фоне плоскогубцев?
Автор:  Sergey_P [ Вс: 20 дек 2020 12:57 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
Korvo писал(а):
скорость получения выходных данных
Полоса пропускания МД определяет максимальное время накопления и получения одного отсчета оцифрованных данных. Например при полосе 20Гц мы имеем возможность накапливать данные в течении 1/20 сек. В течении этого времени нужно успеть получить очередные данные из АЦП, произвести перемножение на опорный и накопить (варианты 1,2,3 по двум каналам с предыдущей страницы), выдать данные на обработку сервисных функций МД и частично их произвести...
Так, что тут не разгонишься и не накопишь лишку для увеличения чувствительности, даже с учетом максимального уплотнения оцифровки данных на период сигнала ТХ (с учетом кратности -4).
увидеть монету на фоне плоскогубцев?
этого не возможно в принципе, только обрабатывая последовательно: сначала - плоскогубцы, а потом плоскогубцы+монета
Автор:  Korvo [ Вс: 20 дек 2020 17:41 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
Сергей, ну ведь мы говорим про гипотетический прибор. Понятно, что где то ресурсов не хватает, вопрос в том - а сколько хотелось бы получить в идеале, какую полосу у прибора, чтобы уверенно ловить чушую или самородки? Полоса 20Гц это очень мало, очевидно.
Автор:  Sergey_P [ Вс: 20 дек 2020 19:20 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
Korvo писал(а):
Чувствительность зависит от параметра МД - полоса пропускания. Чем полоса уже (больше времени на накопление), тем больше сигнала пройдет на коррелятор, больше накопится откликов от цели, больше будет SNR... Ниже 20Гц - медленный, неудобный приборчик. Геофизики, например, не ограничены во времени измерений, поэтому у них глубина обнаружения составляет порядка 3-размеров индукционного датчика (электроразведка), а для ручных МД эта глубина порядка одного размера датчика. Малая цель - маленький датчик... Малая цель + большой датчик.., он её просто воспримет как шум от грунта, т.к. объем сканируемого пространства в кубе от размеров датчика..
Методы улучшения работы коррелятора, я уже указывал - это варианты 2, и 3. Их использование увеличивает SNR, за счет отсечки шумов за полосой пропускания.
Автор:  Korvo [ Вт: 22 дек 2020 10:35 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
Попробую сам ответить на свой вопрос.

Предположим, у нас щелевой датчик с зазором 2см (катушка ДД). Предположим, мы машем катушкой с амплитудой 1 метр и частотой 2 Герца ( 1 мах - полпериода - 1 секунда). Для простоты предположим, что машем мы по синусоиде, а мишень - идеальная точка, и расположена в центре, где скорость движения датчика максимальна. Считаем арксинус 0.01, умножаем на два и делим на Пи. Получаем время пролета мишени - 6мс, или полосу 160 Гц. Чтобы это событие гарантированно зафиксировать, и даже нарисовать петлю, нужно точек ~10, итого пусть будет 1.6 кГц. Тогда при частоте дискретизации 2.4М нам нужно снять 1500 точек. Округлим до 1024 - получаем полосу 2.34кГц, или 15 вычислений вектора за пролет мишени. К этому и надо стремиться.
А вы пишете про прибор с полосой 20 Гц. Хотя, если геологоразведка ... но мы ведь говорим про археологию скорее - монеты, кольца, самородки.
Автор:  Sergey_P [ Вт: 22 дек 2020 13:45 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
Ладно, давай посчитаем...
Елозим по поверхности датчика с зоной чувствительности 2см точечной целью со скоростью 1м/сек. Формируется импульс длительностью L/V=Т=0,02сек. Этот импульс распадается на составляющие, основная часть которых сосредоточена на интервале частот S=1/(1/2*Т)=100Гц.
При удалении точечной цели от поверхности датчика зона чувствительности расширяется раз эдак в 10, что приведет к сужению полосы спектральных составляющих от цели до 10Гц
Если же цель не точечная, а какая-нибудь мелочевка в 2см, то спектр цели займет промежуток 50гц (по поверхности датчика)... до ~10Гц.
При выборе полосы в 20Гц мы займем наиболее возможный промежуток нахождения реальных целей.
Тысячу выборок на накопление в ФНЧ даст порядка +5цифровых разрядов (30дБ)
так, для примера:
AD7495ARZ, 12-бит АЦП имеет SINAD= 68дб (отношение сигнал к шуму), с учетом накопления в тысячу - имеем шум на уровне -98дБ (чуть больше 16разрядов оцифрованных данных), со скоростью поступления данных ~1000выборок/сек. Конечно, маловато, хотелось бы побольше... можно еще увеличить разрешение оцифровки на разрядик, увеличив массив накапливаемых данных до 4096, или до 16384 с частотой выборок 62,5Гц (18+ разрядов) :)
Автор:  Korvo [ Вт: 22 дек 2020 22:32 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
Мне думается, говорить о расширении зоны чувствительности на удалении - некорректно. Формально линии поля Тх действительно расходятся в стороны, и площадь облучения растет при удалении. Но плотность линий наоборот - падает за пределами сужающейся области (получаем что тото вроде перевернутого конуса для катушки круглого контура). Т.е. полоса уменьшается при удалении, как вы пишете, но и амплитуда тоже падает. И если мы говорим о некоем уровне минимально регистрируемой амплитуды, ниже которой сигнал уже не видно на фоне шума, то при удалении от датчика ширина минимально регистрируемого импульса будет скорее уменьшаться - именно за счет падения амплитуды, несмотря на то, что поле стало шире. Надеюсь, понятно выразил мысль. Впрочем, мои выводы абсолютно голословные, эксперимента я не ставил. Но это вроде бы известный факт - мелкую цель на пределе чувствительности можно увидеть только по центру датчика (острие конуса, где поле плотное).
Соответственно, про удаление от датчика идея здравая, я этого не учел, но ваши расчеты нужно корректировать - и вовсе не в сторону уменьшения полосы мишени. Скорее наоборот.
Автор:  Andy_F [ Вт: 22 дек 2020 22:55 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
Благо под рукой лежит всё необходимое, решил снять картинки (заодно и сам что-то узнаю :) ).

Проход над датчиком монетки 5 коп на расстояниях ~3 см и ~15 см. Датчик DD, диаметр сантиметра 22. Конечно, здесь остаётся открытым вопрос скорости - веду рукой, один раз быстрее, другой - медленнее. Расстояние тоже на глазок. Но тем не менее...

Вложение:
3sm.png


Вложение:
15sm.png
Автор:  korsaj [ Вт: 22 дек 2020 23:05 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
А все потому что магнитное поле датчика не однородно..
Автор:  Andy_F [ Ср: 23 дек 2020 0:05 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
korsaj писал(а):
А все потому что магнитное поле датчика не однородно..

Да-да, всю квашеную капусту сожрали, сволочи!
Автор:  Korvo [ Ср: 23 дек 2020 8:01 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
Классные картинки!!! Спасибо!

[del]
15см - верхний график (маленькая амплитуда), а 3 - нижний (большая амплитуда), верно? Выходит, зона и правда не расширяется, а сужается при удалении.
А время по чему нормировано? Если милллисекунды, то как то ну очень короткие импульсы. Правда, это от ширины щели в датчике зависит. А для секунд - вроде бы медленно
[/del] туплю, сорри

p.s. про неоднородность - это вы про мелкие выбросы слева и справа? А чем их можно обьяснить - замыкающими линиями поля вне контура Тх, на которые тоже реагирует датчик?
Автор:  korsaj [ Ср: 23 дек 2020 10:18 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
Korvo писал(а):
15см - верхний график (маленькая амплитуда), а 3 - нижний (большая амплитуда), верно?
Наоборот. На верхнем графике амплитуда выше.
Автор:  Sergey_P [ Ср: 23 дек 2020 12:45 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
Andy_F писал(а):
Спасибо, а то в Интернете исключительно не достоверные картинки... Хоть тут на форуме они появятся :)
Автор:  Andy_F [ Ср: 23 дек 2020 13:01 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
Подписал, что где.

На мой взгляд, при проходе вплотную к датчику отклик уже (короче). И видны инверсные зоны датчика.

Всевозможные побочные всплески - помехи, ну и где-то мишень "вдали" зацепило ещё раз. Это не важно.

Ось времени, вероятно, в миллисекундах (но это не точно :) ). Я в своё время исходил из оценки скорости датчика 0,5 м/с и получения в итоге ~30 отсчётов на скорости 128 отсчётов в секунду (после децимации).
Автор:  Sergey_P [ Ср: 23 дек 2020 13:06 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
Korvo писал(а):
острие конуса
Зона чувствительности DD - это область пространства пересечения полей TX*RX что-то типа чечевицы, размеры которой зависят от чувствительности детектора.
Автор:  Jack_by [ Пт: 25 дек 2020 1:45 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
Andy_F писал(а):
Благо под рукой лежит всё необходимое, решил снять картинки (заодно и сам что-то узнаю :) ).

С первой картинкой я полностью согласен. Я считаю, что выбросы вниз это реакция фильтра ФВЧ второго порядка. У меня тоже есть такие рисунки. Вот 4 взмаха 5коп на разных расстояниях от датчика.
Но как у Andy_F получился пик без нижних выбросов на второй картинке для меня, однако, загадка... Возможно это график до ФВЧ?
Вложение:
Без имени-1.jpg

PS Сегодня разобрал Фортуну ПРО2 Там всё можно осциллографом пощупать. Графики как у меня...
Автор:  Andy_F [ Пт: 25 дек 2020 2:03 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
Jack_by писал(а):
С первой картинкой я полностью согласен. Я считаю, что выбросы вниз это реакция фильтра ФВЧ второго порядка.

Это СТАТИКА, до всех ФВЧ. DD датчик имеет зоны инверсии в ближней зоне.
Автор:  Sergey_P [ Пт: 25 дек 2020 9:02 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
Jack_by писал(а):
Я считаю, что выбросы вниз это реакция фильтра ФВЧ
Машина времени, однако, а не МД... Реакция на импульс происходит раньше, чем он появился в реале... :)
(это работают инверсные зоны датчика...)
Автор:  Jack_by [ Пн: 28 дек 2020 14:11 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
Помахал монеткой близко к датчику (в статике, до ФВЧ). Действительно получается сигнал как у Andy_F. Инверсные зоны дают всплески вниз. Но график чертовски похож на сигнал после ФВЧ 2-го порядка.
Автор:  Shurik71 [ Ср: 25 окт 2023 22:50 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
Приветствую.
Появилось желание на старости лет окунуться в страшные математические колдунства с ЦОС... Таращился в сторону VNA(векторный анализатор цепей)...
На мой взгляд металлоискатель IB похож на VNA прибор, который смотрит на амплитудную и фазовую характеристику передачи через катушки... Поправьте меня если ошибаюсь...
Для ковыряния взял дохлую ХТеру у знакомого. Ну там все просто катушка прикручена напрямик к кодеку WM8731. Повторил :) только прикрутил кодек к STM32H743 и табло цветное.
Далее простое:
- кодек на 96кГц семпл.
- гоним синус, к примеру, 7500Гц на передающую катушку
- принимаем сигнал с приемной катушки и множим его на синус и косинус сигнала передачи
- получаем I Q
- получаем сдвиг фазы и амплитуду...

Только у меня получается такая же фигня по фазе, как писали выше: чем ближе метал к катушке- тем фаза больше откланяется. Как это перевести в похожее на VDI :)

Где туплю? Пните в нужном направлении :)
Автор:  Shurik71 [ Вт: 02 апр 2024 22:03 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
Может кому интересно будет...
https://helpiks.org/7-5934.html
Автор:  Sergey_P [ Ср: 10 апр 2024 10:17 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет VDI. Требуется углубленная теория.
Shurik71 писал(а):
Далее простое:
- кодек на 96кГц семпл.
КАЖДЫЙ отсчет АЦП должен быть синхронизирован с ТХ по фазе (с опорными I,Q)... простой перебор входных оцифрованных данных на какие-то опорные I,Q - результат по фазе не дадут...
Страница 5 из 5 Часовой пояс: UTC + 3 часа
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
http://www.phpbb.com/